Her gün kullandığımız cihazların vazgeçilmezi olan lityum-iyon pillerinin hammaddesi git gide azalıyor. Özellikle de olmazsa olmaz olan lityum, dünya genelinde gitgide daha fazla talep görüyor ve değerleniyor. Günümüzde kullanılmış pillerden özellikle nikel, kobalt, bakır, alüminyum ve çelik geri kazanılıyor ve yeniden değerlendiriliyor. Fakat lityumun geri kazanılması zor ve masraflı. Yöntemlerin birçoğu çok fazla enerji gerektirdiği gibi genellikle zararlı yan ürünler de bırakıyorlar.
Yeni bir yöntem daha hesaplı ve daha az enerjiyle çevreye duyarlı bir geri dönüşüm sağlıyor. Geri dönüşüm, pillerin, bilyeli bir değirmende basit bir şekilde öğütülmesiyle başlıyor. Bu şekilde pildeki lityum bileşikleri, katotta bulunan alüminyum ile daha fazla temas ediyor. Katotta toplayıcı olarak kullanılan bu malzeme indirgeyici madde görevini görüyor. Alüminyum, lityum kobalt oksit, lityum manganez oksit, ile lityum demir fosfor oksit ve kobalt, manganez ve nikel ile lityum oksit dahil olmak üzere pil katodu yaygın lityum bileşikleriyle reaksiyona giriyor. Üç saatlik öğütmenin sonunda, lityum oksit ve alüminyum oksitten oluşan metalik bir bileşimin karışımı ortaya çıkıyor. Demir veya kobalt gibi manyetik metaller, bir mıknatıs yardımıyla temizleniyor.
Bundan sonra ise bu karışım suda çözülüyor süzülüyor ve buharlaştırılarak yeniden kristalleştiriliyor. Bu şekilde hammadde olarak istenen lityum karbonatı ve bir lityum alüminyum hidroksihidratı (LACCH) oluşuyor. Hemen ardından gerçekleştirilen temizlikle bu kristalleşmiş toz, yaklaşık olarak 350 derece ısıtılır. Bu şekilde LACCH lityum karbonat ve alüminyum karbonat olarak tepkiyor. Suda yeniden çözüldüğünde, sadece lityum karbonat çözünürken alüminyum karbonat katı kalıyor ve süzülebiliyor. Bu adımlardan sonra geriye sadece saf lityum karbonat yani yeni lityum iyon akülerin üretimi için gereken temel madde kalıyor.
ÇEVREYE DUYARLI
Testler bu mekanik/kimyasal yöntemle, lityum iyon pillerindeki lityumun yüzde 55/76’sının geri dönüştürebilir olduğunu göstermiş. Ve halihazırdaki yöntemlerin aksine, ne asit ne de diğer diğer kimyasallar ve çok yüksek sıcaklıklar gerekiyor. Tüm bunlar ise yöntemi çevreye duyarlı ve enerji tasarruflu hale getiriyor. Bilim insanlarına göre yeni yöntem, lityum iyon pillerinin gelecekte çok daha basit ve hesaplı bir şekilde geri dönüştürmenin yollarını açmış oldu.
Universal and efficient extraction of lithium for lithium-ion battery recycling using mechanochemistry, Communications Chemistry, 28.03.2023.